基于非线性干扰观测器的自动弹仓终端滑模控制
发布时间：2021-07-27 11:21
针对某自动弹仓位置控制过程中的负载变化和不确定性干扰,设计了基于干扰观测器和非奇异快速终端滑模的复合控制策略,建立了自动弹仓的不确定性动力学模型。干扰观测器用于估计系统复合干扰,估计值用于补偿滑模控制器以增强控制器的鲁棒性和抗干扰能力。运用Lyapunov准则证明了系统闭环稳定。所提算法和PID算法的对比实验结果显示,设计的控制律实现了自动弹仓位置的精确控制,具有良好的鲁棒性,有效提高了自动弹仓的定位稳定性。
【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
半载工况实验结果
某火炮曲线自动弹仓原理样机主要由弹仓机架、驱动电机、减速器、联轴器、主动轴、从动轴、主动链轮、从动链轮、回转弹链、回转导轨、弹筒、弹丸等主要部件构件组成,简化后的模型如图1所示。弹仓样机装有8发炮弹,驱动电机经减速器和联轴器带动主动轴、主动链轮、回转弹链、从动轴、从动链轮运动,弹筒和弹丸在回转弹链的作用下沿回转导轨做回转运动。自动弹仓样机采用链传动,多边形效应较为明显,动力学特性较为复杂,是一个典型的多体动力学系统。为了便于构造控制器,有必要合理简化其动力学模型。本文采用单自由度刚体等效法来建立自动弹仓的等效动力学方程,取右边主动链轮为等效构件,可得自动弹仓等效动力学方程[1]:
为验证NDO-NFTSM控制算法的有效性,搭建了图2所示的曲线自动弹仓原理样机进行位置伺服控制实验研究。不失一般性,为简化实验装置、节约成本,采用钢管代替弹丸作为运动负载,每根钢管质量为1.57 kg,减速器传动比i=186。实验将PC机作为上位机,上位机的控制算法编程参考自动弹仓系统控制框图(图3),采用LabVIEW在上位机编写,驱动电机选用Maxon公司的EC45直流电机,控制器采用EPOS2(型号70/10)数字位置控制器,控制器通过USB和上位机进行通信交换数据,编码器采用HEDL5540光电编码器,电机工作在电流模式下,采样频率为1 kHz。图3 自动弹仓系统控制框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时变参数扰动观测器补偿的永磁同步电机非光滑速度调节器[J]. 刘春强,刘伊伦,孔凡一,骆光照,刘卫国. 电工技术学报. 2019(04)
[2]电驱动海洋绞车主动升沉补偿自抗扰控制系统[J]. 廖薇,赵延明,刘德顺,金永平. 中国机械工程. 2018(24)
[3]基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计[J]. 张文广,易文俊,管军,袁丹丹. 兵工学报. 2018(12)
[4]纵向打滑状态下轮式移动机器人轨迹跟踪控制[J]. 贝旭颖,平雪良,高文研. 中国机械工程. 2018(16)
[5]基于指数趋近律链传动弹仓自适应模糊滑模控制[J]. 岳才成,钱林方,徐亚栋,李颖. 上海交通大学学报. 2018(06)
[6]带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律[J]. 吕腾,吕跃勇,李传江,郭延宁. 兵工学报. 2018(02)
[7]时变负载转矩伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统补偿控制[J]. 马壮,方一鸣,李建雄,刘乐. 中国机械工程. 2018(03)
[8]基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制[J]. 彭思齐,宋彦彦. 控制与决策. 2018(04)
[9]旋转弹仓的自适应模糊滑模控制[J]. 邹权,钱林方,徐亚栋,蒋清山,杨会东. 东南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]链式回转弹仓的自适应鲁棒控制[J]. 邹权,钱林方,徐亚栋,蒋清山,刘艳辉. 兵工学报. 2014(11)
本文编号：3305684
【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
半载工况实验结果
某火炮曲线自动弹仓原理样机主要由弹仓机架、驱动电机、减速器、联轴器、主动轴、从动轴、主动链轮、从动链轮、回转弹链、回转导轨、弹筒、弹丸等主要部件构件组成,简化后的模型如图1所示。弹仓样机装有8发炮弹,驱动电机经减速器和联轴器带动主动轴、主动链轮、回转弹链、从动轴、从动链轮运动,弹筒和弹丸在回转弹链的作用下沿回转导轨做回转运动。自动弹仓样机采用链传动,多边形效应较为明显,动力学特性较为复杂,是一个典型的多体动力学系统。为了便于构造控制器,有必要合理简化其动力学模型。本文采用单自由度刚体等效法来建立自动弹仓的等效动力学方程,取右边主动链轮为等效构件,可得自动弹仓等效动力学方程[1]:
为验证NDO-NFTSM控制算法的有效性,搭建了图2所示的曲线自动弹仓原理样机进行位置伺服控制实验研究。不失一般性,为简化实验装置、节约成本,采用钢管代替弹丸作为运动负载,每根钢管质量为1.57 kg,减速器传动比i=186。实验将PC机作为上位机,上位机的控制算法编程参考自动弹仓系统控制框图(图3),采用LabVIEW在上位机编写,驱动电机选用Maxon公司的EC45直流电机,控制器采用EPOS2(型号70/10)数字位置控制器,控制器通过USB和上位机进行通信交换数据,编码器采用HEDL5540光电编码器,电机工作在电流模式下,采样频率为1 kHz。图3 自动弹仓系统控制框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时变参数扰动观测器补偿的永磁同步电机非光滑速度调节器[J]. 刘春强,刘伊伦,孔凡一,骆光照,刘卫国. 电工技术学报. 2019(04)
[2]电驱动海洋绞车主动升沉补偿自抗扰控制系统[J]. 廖薇,赵延明,刘德顺,金永平. 中国机械工程. 2018(24)
[3]基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计[J]. 张文广,易文俊,管军,袁丹丹. 兵工学报. 2018(12)
[4]纵向打滑状态下轮式移动机器人轨迹跟踪控制[J]. 贝旭颖,平雪良,高文研. 中国机械工程. 2018(16)
[5]基于指数趋近律链传动弹仓自适应模糊滑模控制[J]. 岳才成,钱林方,徐亚栋,李颖. 上海交通大学学报. 2018(06)
[6]带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律[J]. 吕腾,吕跃勇,李传江,郭延宁. 兵工学报. 2018(02)
[7]时变负载转矩伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统补偿控制[J]. 马壮,方一鸣,李建雄,刘乐. 中国机械工程. 2018(03)
[8]基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制[J]. 彭思齐,宋彦彦. 控制与决策. 2018(04)
[9]旋转弹仓的自适应模糊滑模控制[J]. 邹权,钱林方,徐亚栋,蒋清山,杨会东. 东南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]链式回转弹仓的自适应鲁棒控制[J]. 邹权,钱林方,徐亚栋,蒋清山,刘艳辉. 兵工学报. 2014(11)
本文编号：3305684
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